基于plc的步進(jìn)電機(jī)控制word格式(編輯修改稿)
2024-12-23 21:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的 。通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度 ,從而達(dá)到調(diào)速的目的 。通過改變通電順序 ,從而達(dá)到改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的目的。 步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)和機(jī)電一體化設(shè)備中。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各行各業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。 可編程邏輯控制器 Programmable logic Controller（通常稱為 PLC）是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有模塊化結(jié)構(gòu)、配置靈活、高速的處理速度、精確的數(shù)據(jù)處 理能力、多種控制功能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和優(yōu)越的性價(jià)比等性能，能充分適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高，是目前廣泛應(yīng)用的控制裝置之一， PLC 對(duì)步進(jìn)電機(jī)也具有良好的控制能力，利用其高速脈沖輸出功能或運(yùn)動(dòng)控制功能，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。利用 PLC 控制步進(jìn)電機(jī)，其脈沖分配可以有軟件實(shí)現(xiàn)，也可由硬件組成。 軟件 PLC（ SoftPLC，也稱為軟邏輯 SoftLogic）是一種基于基于 PC 機(jī)開發(fā)結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，它具有硬 PLC 在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特點(diǎn)，利用軟件技術(shù)可以將標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè) PC 轉(zhuǎn)換成全功能的 PLC 過程控制器。軟件 PLC 提供了與硬 PLC 同樣的功能，同時(shí)又提供了 PC 環(huán)境的各種優(yōu)點(diǎn)。 本文中，我們將 對(duì) 軟 PLC 進(jìn)行綜述，對(duì)采用 PLC 來進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的設(shè)計(jì)研究進(jìn)行介紹。并以三菱的 FN2 系列的 PLC 為例，討論步進(jìn)電機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)方法，以及利用組態(tài)設(shè)計(jì)，通過上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控與 PLC 進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制。 3 方案論證與對(duì)比 方案一 步進(jìn)電機(jī)的控制方式采用開環(huán)控制方式，即步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸入脈沖不依賴與轉(zhuǎn)子的位置 ,而是事先按一定規(guī)律給定的。負(fù)載位置對(duì)控制電路沒有反饋 ,因此步 進(jìn)電機(jī)必須正確的響應(yīng)每次勵(lì)磁變 化。 P L C步 進(jìn) 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 器 步 進(jìn) 電 機(jī)圖 步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制框圖 方案二 閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置和速度 ,然后通過反饋和適當(dāng)?shù)奶幚?,自動(dòng)給出脈沖鏈 ,使步進(jìn)電機(jī)每一步都響應(yīng)控制信號(hào)的命令 ,從而只要控制策略正確電機(jī)不可能輕易失步 。 P L C步 進(jìn) 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 器 步 進(jìn) 電 機(jī)自 整 角 機(jī)轉(zhuǎn) 換 器圖 步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制框圖 4 方案對(duì)比與選擇 通過 對(duì)比 ， 步進(jìn)電機(jī)的最顯著的優(yōu)勢(shì)是不需要位置反饋信號(hào)就能夠進(jìn)行精確的位置控制。這種開 環(huán)控制形式省去了昂貴的位置傳感器件，只需對(duì)輸入指令脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，就能知道電機(jī)的位置。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，電機(jī)響應(yīng)走步指令后的實(shí)際運(yùn)行情況，控制系統(tǒng)是無法預(yù)測(cè)和監(jiān)視的。在一些運(yùn)行速度范圍寬、負(fù)載大小變化頻繁的場(chǎng)合，步進(jìn)電機(jī)容易失步，而使整個(gè)系統(tǒng)趨于失控。這時(shí)候，可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行位置閉環(huán)控制。控制系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)，并將信號(hào)反饋至控制單元，使得系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出的走步命令，只有得到相應(yīng)實(shí)際位置響應(yīng)后，方告完成。因此，閉環(huán)控制的最基本任務(wù)是防止步進(jìn)電機(jī)失步。 閉環(huán)控制的勵(lì)磁延時(shí)設(shè)置隨負(fù)載而變化， 它 能產(chǎn)生 接近最佳的速度曲線和快速的負(fù)載定位。并且一般采用直接監(jiān)視負(fù)載位置的方法，因此發(fā)生失步的可能性大大減小。但在本實(shí)驗(yàn)中因?yàn)橐蟛皇呛芨?，所以只要采取最?jiǎn)單的開環(huán)控制系統(tǒng)，用來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速 、定位 。 5 系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 內(nèi)部原理 可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)。通常由中央處理單元（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM）、輸入輸出單元（ I/O）、電源和編程器等幾個(gè)部分組成。 可編程序控制器是從繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的， 它的梯形圖程序與繼電器系統(tǒng)電路圖相似，梯形圖中的某些編程元件也沿用了繼電器這一名稱，如輸入、輸出繼電器等。這種計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的 “軟繼電器 ”，與繼電器系統(tǒng)中的物理結(jié)構(gòu)在功能上某些相似之處。 PLC 實(shí)質(zhì)上是一種被專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)和微機(jī)是基本一至。如圖 PLC 硬件的基本結(jié)構(gòu)圖所示： 圖 PLC 硬件的基本結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)的 I/O 分配表如下： 編程器 中 央 處 理 單 元 （ CPU） 輸入電路 輸出電路 系 統(tǒng) 程 序 存 儲(chǔ) 區(qū) 用 戶 程 序 存 儲(chǔ) 區(qū) 電源 6 表 1 I/O 分配表 輸入端 輸 出端 輸入設(shè)備 輸入端子 輸出設(shè)備 輸出端子 啟動(dòng)停止按鈕 SB1 X000 電機(jī) A相線圈 Y0 正反選擇按鈕 SB2 X001 電機(jī) B 相線圈 Y1 慢速選擇開關(guān) SA1 X002 方向選擇 Y2 慢速選擇開關(guān) SA2 X003 按鈕 K1 驅(qū)動(dòng)線圈 Y3 定位按鈕 SB3 X004 按鈕 K2 驅(qū)動(dòng)線圈 Y4 運(yùn)行按鈕 SB4 X005 按鈕 K3 驅(qū)動(dòng)線圈 Y5 細(xì)分按鈕 K1 X006 細(xì)分按鈕 K2 X007 細(xì)分按鈕 K2 X010 二相混合式步進(jìn)電機(jī) 工作 原理 二相步進(jìn)電機(jī)有 2 個(gè) 繞組，當(dāng)一個(gè)繞組通電后，
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